电子设备的隔振技术及减振器选型(共15页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上电子设备的隔振技术及减振器选型 1、概述电子设备受到的机械力的形式有多种,其中危害最大的是振动和冲击,它们引起的故障约占80%。它们造成的破坏主要有两种形式,其一是强度破坏:设备在某一激振频率下产生振幅很大的共振,最终振动加速度所引起的应力超过设备所能承受的极限强度而破坏;或者由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度而破坏。其二是疲劳破坏:振动或冲击引起的应力虽远低于材料的强度,但由于长时间振动或多次冲击而产生的应力超过其疲劳极限,使材料发生疲劳损坏。系统的振动特性受三个参数的影响,即质量、刚度和阻尼。对于电子设备的振动和冲击隔离来说,隔振系统的质量一般是指电子设备
2、的质量,而刚度和阻尼则由设备的支撑装置提供。在机械环境的作用下,尤其是在舰船、坦克、越野车辆、飞机等运载工具中,设备及其内部的电子器件、机械结构等都难以承受振动冲击的干扰。表1 各种运载工具振动、冲击和离心加速度参数单位:g9.8m/s2 为了减少或防止振动与冲击对电子设备的影响,通常采取两种措施:a) 通过材料选用和合理的结构设计,增强设备及元器件的耐振动耐冲击能力;b) 在设备或元器件上安装减振器,通过隔离振动与冲击,有效地减少振动与冲击对电子设备的影响。2、 隔振技术2.1隔振 隔振就是通过在设备或器件上安装减振装置,隔离或减少它们与外界间的机械振动传递。 在电子设备与基础之间安装弹性支
3、承即减振器,以减少基础的振动对电子设备的影响程度,使电子设备能正常工作或不受损坏;这种对电子设备采取隔离的措施,称为被动隔振。一般情况下,仪器及精密设备的隔振都是被动隔振。 被动隔振系数: 振动来自基础,其运动用U=Uosin(t)表示,也是周期振动。被动隔振也可用隔振系数表示其隔振效果,它的含义是被隔离的物体振幅与基础振幅之比(或是振动速度幅值、加速度幅值的比值),可用下式计算: xO/ UO=2(ffo)(ffo)2(ffo) (1) 式中 xO物体的垂向振幅(m); UO基础的垂向振幅(m)。式中f振动力的频率();fo隔振系统的固有频率();k隔振器的刚度(m);m物体的质量(kg);
4、 g重力加速度( 9.8m/s2); 减振器的阻尼比(橡胶减振器的阻尼比为0.020.15)。 从的表达式可以看出,隔振系数与频率比(ffo)及阻尼比有关。 当ffo 1时,隔振系数=1。此时振动力变化缓慢,且其几乎等值传递到基础上。 当 ffo =1时,隔振系数为最大,振动力有放大现象,此时系统处于共振状态;值随增大而减小,所以,对于启、停频繁的设备,为防止设备在启动或停机过程中经过共振区域时产生过大的共振,减振器选用时应考虑阻尼大一些的。 当ffo =时,隔振系数=1,振动力等值传递,此时系统无隔振效果; 当ffo时,隔振系数1,振动力减值传递,此时系统有隔振效果。 因此,要使隔振系统有效
5、果,必须使1,即必须使频率比ffo。在电子设备的减振设计中一般取频率比ffo为2.54.5,也就是说要获得满意的隔振效果,应该使隔振支承系统的固有频率为振动力频率的1/2.51/4.5。 阻尼在共振区内,阻尼可以抑制传递率的幅值,使物体的振幅不至于过大;在非共振区,阻尼反而使传递率增大。 因此,隔振应强调以下几点: 当ffo 1时,发生共振,应力求避免; 不论阻尼大小,只有ffo,才有隔振效果; 一般情况下,建议把频率比ffo取为2.54.5。 隔振系统中控制振动及其传递主要有三个基本因素:隔振器的刚度k、被隔离物体质量m及系统支承即隔振器的阻尼比。它们各自的影响简述如下: 刚度k隔振器的刚度
6、越大,隔振效果越差,反之隔振效果越好。因为: f=(k/m)0.5/2 (2) k越大,f越大,ffo越小,就越大(在隔振区)隔振效果差; k越小,f越小,ffo越大,就越小(在隔振区)隔振效果好。 因此,就隔振而言,刚度k应尽可能小;必须指出的是,过小的刚度k可能无法承受质量m,就像一个重物将一根弹簧压扁了,无法起到隔振作用,对于一个设计正确的隔振系统,支承的刚度计算既要考虑隔振效果的实现,同时还要兼顾其承载能力。 质量m被隔离物体的质量m使支承系统保持相对静止,物体质量越大,在确定振动力的作用下物体振动越小。同样从式(2)看出,m越大,则f越小,在隔振区就越小,隔振效果好。增大质量还包括增
7、大隔振底座的面积,以增大物体的惯性矩,可减小物体的摇晃,但质量往往是确定的,增加是有限的。阻尼比隔振系统的支承阻尼有以下的作用:在共振区减小共振峰值,抑制共振振幅;但是,在隔振区,随着的增大,也变大,隔振效果变差。因此阻尼的作用有利也有弊,设计时应特别注意。2.2隔冲 冲击是一种急剧的瞬间作用。例如飞机的起飞和着陆,火车、汽车的启动与停车,物体的起吊与跌落等都能产生较大的冲击。在冲击发生时,虽然时间相当短,但作用十分强烈。冲击作用下,电子设备的零部件的冲击应力超过其最大允许值时将导致设备损坏,有时也会因多次冲击作用形成疲劳积累,使设备发生疲劳破坏。因此,对冲击的作用也必须进行隔离。 由能量定理
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